بررسی الگوی پروتئوم محور جنین گندم (Triticum aestivum) تحت تنش‌خشکی در دو رقم حساس و متحمل به خشکی طی مراحل آغازین جوانه زنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد، گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

2 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

3 استادیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

4 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد، گروه زراعت و اصلاح نباتات پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

چکیده

جوانه­زنی یکی از مهم­ترین مراحل رشدی در گیاهان است که به­شدت از تنش‌های محیطی به­ویژه تنش‌خشکی آسیب می­پذیرد. جوانه­زنی از سه مرحلۀ (فاز) مهم تشکیل شده‌ است که بسیاری از فعالیت­ها پیش از مرحلۀ سوم آن (خروج ریشه­چه) آغاز می­شود. محور جنین بذر نیز با توجه به زنده بودن آن، فعالیت­های بسیاری از نظر سوخت‌وساز (متابولیکی)  به‌ویژه در مرحلۀ اول آن رخ می­دهد که از مهم­ترین این تغییرات می­توان به تغییر در الگوی پروتیین‌گان (پروتئوم) آن اشاره کرد. برای بررسی تغییرات پروتیینی محور جنین گندم (سرداری و قدس به­ترتیب متحمل و حساس) تحت تنش‌خشکی (12- بار) آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار بررسی شد. نتایج تحقیق گویای تأثیر منفی تنش‌خشکی بر درصد جوانه­زنی بود و سبب کاهش چشمگیری در آن شد. در تجزیۀ ژل­های الکتروفورزی دوبعدی در محور جنین گندم 1000 لکۀ تکرارپذیر مشاهده شد که تعداد 34 لکه با تفاوت معنی‌دار در سطح 5 درصد گزارش شد. در مقایسۀ رقم متحمل نسبت به حساس از 34 لکه با تفاوت معنی­دار، شمار 22 و 6 لکه در شرایط شاهد، 21 و 10 لکه در شرایط تنش، افزایش و کاهش بیان را نشان دادند. نتایج این آزمایش گویای آن بود که فراوانی لکه­ها به میزان زیادی از زمان، شدت و میزان تنش بستگی دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Proteome analysis of wheat seed embryo (Tritium aestivum) in tolerant and susceptible cultivars under drought stress during early germination phase

نویسندگان [English]

  • Ali Shayanfar 1
  • Reaza Tavakkol Afshari 2
  • Houshang Alizade 3
  • Abolrahman Rasoulnia 4
1 Former Graduate Student, Seed Science and Technology, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj
2 Professor, Seed Science and Technology, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj
3 Assistant Professor, Seed Science and Technology, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj
4 Former Graduate Student, Seed Science and Technology, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj
چکیده [English]

Germination is one the most important growth phases in plants that injury from drought stress extremely. Germination divided to 3 phases although before third phases, many activity (radicle protrusion) initiated. Many metabolically activity occurred specially in first phase since seed embryo is a live organ, although differences in protein patterns arised in this phase. This study was carried out to understand the effect of drought stress on protein patterns in the first phase of germination. In order to analysis the effects of drought stress (-12 bar) on wheat embryo proteome (Sardari and Qods respectively tolerant and susceptiblecultivar), factorial experiment was conducted in a Randomized completely block design with three replications. Drought stress diminished germination percentage and caused adverse effects on the proteins pattern. Two-dimensional gel electrophoresis analysis of wheat embryo axis showed 1000 spots were reproducible that 25 spots between treatments indicated significant differences on 5درصد level. In control condition, in comparison tolerant to susceptiblecultivar, 22 and 6 spots and in stress condition, 21 and 10 spots were down and up regulated respectively. The results indicated that frequency of protein under drought stress depends on severity and amount of stress and imbibition time.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • embryo seed
  • germination
  • Proteomics
  • Wheat

مراجع

  1. Agrawal G. K., Jwa, N-S. & Rakwal, R. (2009). Rice proteomics: Ending phase I and the beginning of phase II. Proteomics, 9, 935-963.
  2. 2.     Altenbach, S. B. (2012). New insights into the effects of high temperature, drought and post-anthesis fertilizer on wheat grain development. Journal of Cereal Science, 56, 39-50.
  3. 3.    Bartels, D., Sunkar, R. (2005). Drought and salt tolerance in plants. Critical Review Plant Sciences, 24, 23-58
  4. Bewley, J. D., Bradford, K. J., Hilhorst, H. W. M. & Nonogaki, H. (2013). Seeds. Physiology of development, Germination, Dormancy. (3rd Eds). Springer New York Heidelberg Dordrecht London.
  5. Damerval, C., De vienne, D., Zivy, M. & Thiellement, H. (1986). Technical improvements in two-dimensional electrophoresis increase the level of genetic variation detected in wheat seedling proteins. Electrophoresis, 7, 52-54.
  6. 6.     Figueras, M., Pujal, J., Saleh, A., Save, R., Pages, M. & Goday, A. (2004). Maize Rab17 over-expression in Arabidopsis plants promotes osmotic stress tolerance. Annals Applied Biology, 144, 251-7.
  7. Fincher, G. B. (1989). Molecular and cellular biology associated with endosperm mobilization in geminating cereal grain. Annuals Review Plant Physiology. Plant Molecular Biology, 40, 305-346.
  8. 8.     Finnie, C., Melchior, S., Roepstorff, P. & Sevensson, B. (2002). Proteome analysis of grain filling and seed maturation in barley. Plant Physiology, 129 (3), 1308-19.
  9. Gallardo, K., Job, C., Groot, S. P., Puype, M., Demol, H., Vandekerckhove, J. & Job, D. (2001). Proteomic analysis of Aarabidopsis seed germination and priming. Plant Physiology, 126, 835-848.
  10. Gomez, J., Sanchez Martinez, D., Stiefel, V., Rigau, J., Puigdomenech, P. & Pages, M. (1988).  A gene induced by the plant hormone abscisic acid in response to water stress encodes a glycine-rich protein. Nature, 334 (6179), 262-264.
  11. Irar, S., Brini, F., Goday, A., Masmoudi, KH. & Pages, M. (2010). Proteomic analysis of wheat embryo with 2-DE and liquid-phase chromatography (proteome lab PF-2D)_a wider perspective of the proteome. Proteomics, 73, 1707-172.
  12. Jiang, S. S., Liang, X. N., Li, X., Wang, S. L., Lv, D. W., Ma, C. V., Li, X. H., Ma, W. J. & Yan, Y. M. (2012). Wheat drought-responsive grain proteome analysis by linear and nonlinear 2-DE and MALDI-TOF mass spectrometry. International Journal of Molecular Science, 13, 16065-16083.
  13. Jones, R. L. & Jacobsen, J. V. (1991). Regulation of synthesis and transport of secreted proteins in cereal aleurone. International Review of Cytology, 126, 49-88.
  14. Kazuaka, T., Oeda, K. (1994). Purification and characterisation of COR85-oligomeric complex from cold-acclimated spinach. Plant Cell Physiology, 35, 601–11.
  15. Kersten, B., Burkle, L., Kuhn, E. J., Giavalisco, P., Konthur, Z., Lueking, A., Walter, G., Eickhoff, H. & Schneider, U. (2002). Large-scale plant proteomics. Plant Molecular Biology, 48, 133-141.
  16. 16.   Kumar, V., Rani, A., Pandey, V. & Chauhan, G. S. (2006). Changes in lipoxygenase isozymes and trypsin inhibitor activity in soybean during germination at different temperatures. Food Chemistry, 99, 563-568.
  17. Lee, P. Y., Kim, S. H., Bang, G. W., Lee, H. S., Kwak, S. S. & Kwon, S. Y. (2007). Enhanced tolerance to oxidative stress in transgenic tobacco plants expressing three antioxidant enzymes in chloroplasts. Plant Cell Reports, 26, 591–598.
  18. Li-Pook-than, J., Carrillo, C. & Bonen, L. (2004). Variation in mitochondrial transcript profiles of protein-coding genes during early germination and seedling development in wheat. Current Genetics, 46, 374-380.
  19. Mak, Y., Skylasm D. J., Willows, R., Connolly, A., Cordwell, S. J. & Wrigley, C. W., et al. (2006). A proteomic approach to the identification and characterisation of protein composition in wheat germ. Functinal and Integrative Genomics, 6, 322-37.
  20. Michel, B. E. & Kaufmann, M. R. (1973). The Osmotic Potential of Polyethylene Glycol 6000. Plant Physiology, 51, 914-916.
  21. Orth, R. A. & Shellenberger, J. A. (1988). Origin, production and utilization of wheat. Wheat Chemistry and Technology. ed. Y. Pomeranz, American Association of Cereal Chemists, StPaul, Minnesota, 1-14.
  22. Pandey, A., Chakraborty, S., Datta, A., Chakraborty, N. (2008). Proteomics approach to identify dehydration responsive nuclear proteins from chickpea (Cicer arietinum L.). Molecular & Cellular Proteomics, 7, 88-107.
  23. Sheoran, I. S., Olson, D. J. H., Ross, Andrew R. S. & Sawhney, V. K. (2005). Proteome analysis of embryo and endosperm from germinating tomato seeds. Proteomics, 5, 3752-3764.
  24. Todaka, D., Matsushima, H. & Morohashi, Y. (2000). Water stress enhances beta-amylase activity in cucumber cotyledons. Journal of Experimental Botany, 51, 739-745.
  25. Veeranagamallaiah, G., Jyothsnakumari, G., Thippeswamy, M., Chandra Obul Reddy, P., Surabhi, G. K., Sriranganayakulu, G., Mahesh, Y., Rajasekhar, B., Madhurarekha, C. H. & Sudhakar, C. H. (2008). Proteomic analysis of salt stress responses in foxtail millet (Setaria italica L. cv. Prasad) seedlings. Plant Science, 175,  631-641.
  26. Wang, W., Vinocur, B., Soseyov, O. & Altman, A. (2004). Role of plant heat-shock proteins and molecular chaperones in the abiotic stress response. Trends Plant Science, 9(5), 244-52.
  27. Wilson, I. D., Barker, G. L. A., Lu, C. & Coghill, J. A., et al. (2005). Alteration of the embryo transcriptome of hexaploid winter wheat (Triticum aestivumcv. Marcia) during maturation and germination. Functional and Integrative Genomics, 5, 144-154.
  28. Zentella, R., Yamauchi, D. & Ho, T. D. (2002). Molecular dissection of the gibberellin/abscisic acid signaling pathways by transiently expressed RNA interference in barley aleurone cells. Plant Cell, 14, 2289-2301.

20.    Meyers, B. & Cuper, D. I. (1989). Effects of temperature and salinity on germination of puccinellia cumenemen. Australian Journal of Agricultural Research, 46, 561-571.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 23 شهریور 1393
  • تاریخ بازنگری: 05 اسفند 1393
  • تاریخ پذیرش: 13 اردیبهشت 1394
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1394

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار